考虑三种静立人体模型的单人-简支梁耦合系统竖向动力特性对比分析

为获得具有广泛适用性的人-结构竖向相互作用静立人体模型,开展了基于不同静立人体模型的单人-简支梁耦合系统竖向动力特性对比研究。首先基于M-SD,2M-SD与D-MSD三种静立人体模型分别建立了单人-简支梁耦合系统运动方程,数值分析了单人留驻不同位置时耦合系统的竖向动力特性,对比评估了三种模型的模拟精度与适用性。结果表明:基于三种模型建立的单人-简支梁耦合系统运动方程形式基本相同,但质量矩阵的人体振动质量、模态质量,以及刚度矩阵和阻尼矩阵的模态质量取值存在差异;人-结构质量比适中时,三种人体静立模型均能准确地反映结构模态特性的变化规律,各模型计算得到的一阶竖向振动频率均与试验值整体吻合较好,但阻尼比计算值与试验值误差相对较大;M-SD模型整体计算精度相对较高、稳定性好、简单适用,建议优先选用。

人-桥竖向耦合振动效应试验研究

轻质人行桥与桥上的静态人体、行人之间均会产生明显的竖向耦合作用。为进一步明确人-桥竖向耦合振动效应,基于室内简支钢结构-玻璃轻型人行桥模型试验平台,分别开展了静立单人-桥、行走单人-桥以及静立单人-行走单人-桥竖向耦合振动效应试验研究。试验结果表明:静立人体作用导致人行桥竖向自振频率降低,而行人使得人行桥竖向自振频率增大;行人步频对人-桥耦合系统的竖向自振频率影响较小,但行人步频及其谐波分量与耦合系统竖向自振频率的接近程度对人行桥加速度响应频谱卓越频率影响较大;当人行桥上同时存在静立人体和行人时,静立人体作为人行桥振动的实际感知者,其驻留位置处人行桥的竖向加速度明显小于自身实际加速度。研究成果可为人-桥竖向相互作用以及人行桥振动舒适度评估提供参考。